Теплоаккумулятор на улице. Теплоаккумулятор – важный элемент системы отопления комфортного и безопасного дома. Теплоаккумулятор и горячее водоснабжение
Как повысить эффективность работы твердотопливного котла? Сократить затраты на покупку энергоносителей? Уменьшить количество топок (количество подходов по заброске/загрузке угля или дров в котел) за сутки? Ответ - установить буферную ёмкость, т.н. теплоаккумулятор, и «зарядить» его энергией от теплогенератора - нагреть воду про запас. А потом, по мере необходимости, расходовать её для системы отопления. Теплоаккумулятор можно купить готовый - заводской, или попытаться сэкономить и сделать его своими руками. Об успешной реализации самоделки мы расскажем в этой статье.
- Как сделать теплоаккумулятор для твердотопливного котла из цистерны.
- Как подключить буферную ёмкость в систему отопления с твердотопливным котлом.
- Опыт использования теплоаккумулятора.
Самодельный теплоаккумулятор для ТТ котла из цистерны от пожарной машины
Sjawa Пользователь FORUMHOUSE
У нас дорогой газ. Поэтому, кроме газового котла на 24 кВт, которым я сейчас отапливаю дом, купил твердотопливный (ТТ) котел мощностью в 20 кВт. Отапливаемая площадь – 135 кв. м. Из неё: 110 кв. м отапливаю теплым полом и ещё 25 кв. м радиаторами. ТТ котел, после установки, окупился почти за сезон. Считаю, что установка теплоаккумулятора (ТА) повысит эффективность работы системы отопления. В межсезонье, с ТА, вообще думаю перейти только на отопление ТТ котлом и использовать газовый котел как резерв и на быстрый догрев теплоносителя. Потом планирую экономить ещё больше - поставлю гелиоколлектор, а летом буду сбрасывать с него «халявную» энергию в буферную ёмкость.
Для начала покажем схему системы отопления Sjawa .
Схема, после введения в эксплуатацию теплоаккумулятора, претерпела небольшое изменение, о чём мы расскажем ниже.
А теперь покажем, как пользователь сделал тепловой аккумулятор. Основа ТА - б/у бочка - цистерна на 1.5 куба от пожарной машины.
Проще и дешевле изготовить теплоаккумулятор из готовой ёмкости, чем самостоятельно варить бак с 0 из стали.
Важно. Если в качестве самодельной ёмкости под ТА используются бочки/цистерны от ГСМ (горюче смазочных материалов), то, во избежание несчастных случаев, т.к. пары сохраняют горючесть много лет, нужно соблюдать повышенную осторожность при работе , особенно сварке.
V757V Пользователь FORUMHOUSE
Я как-то разговорился с одним бензовозчиком, и он мне рассказал, как у них, на нефтебазе, варят цистерны. Наливают в бак под завязку воду. Ставят вверху плотик с горящей свечой и медленно сливают воду. Вода постепенно вытекает, и всё, что может гореть, тихо выгорает по мере опустошения емкости.
От цистерны, размером 2 (высота) х 1.35 х 0.75 м отрезали всё лишнее.
Т.к. теплоаккумулятор ставится вертикально, чтобы наполненную водой цистерну не раздуло, пользователь сделал «стяжки» из трубы диаметром 22 мм.
«Стяжки» усилены шайбами, хотя, по словам Sjawa, это - лишнее.
Стяжки из труб можно использовать как гильзы для установки в ТА термометров или датчиков температуры.
Люк цистерны используется как ревизионный и для врезки ТЭНов (трубчатых электронагревателей) со встроенными магниевыми анодами 3 шт. по 2 или 3 кВт.
Вода в ТА также будет догреваться электричеством по более дешёвому ночному тарифу.
Детали люка.
Дно цистерны ТА усилено профильными трубами сечением 4х4 см.
Вварены патрубки для обвязки ТА с котлом и системой отопления.
Верх ТА также усилен, иначе его выпучит от давления при нагреве воды.
Сварен самодельный коллектор.
В люк вварены муфты под ТЭНы.
Основание под ТА сделано из фанеры и бруса сечением 100х100 мм с прорезями, чтобы трубы, приваренные к низу ёмкости, не давили на основание.
Основание под теплоаккумулятор утеплено пенопластом.
Параллельно с изготовлением ТА для системы отопления пришли комплектующие. Термостатический вентиль.
Циркуляционный насос с кранами, которые потом заменят на «американки».
ТЭНы с магниевыми анодами.
.
Магниевые аноды защищают металл ТА от ржавчины .
Уплотнение крышки Sjawa сделал по оригинальной технологии. Сначала пользователь уплотнил крышку герметиком. Закрутил крышку на 16 болтов, но, при испытаниях ТА давлением на 2 бар, из-под крыши стала сочится вода. Вырезать прокладку из резины самодельщик не стал. Слишком сложно, да и гарантий герметичности нет. В итоге Sjawa изготовил силиконовую прокладку.
Пошаговая инструкция по её изготовлению:
- Место, где ставится прокладка покрашено, т.к. силикон при контакте с незащищённым черным металлом активизирует коррозию.
- При помощи термоклея по окружности крышки приклеены буртики.
Внутренний буртик - это кусок электрического кабеля, а наружный - упаковочная лента.
Потом пользователь, предварительно рассчитав объем прокладки, взял баллоны с силиконом, и заполнил всё пространство между буртиками, постепенно разглаживая силикон старой кредитной карточкой.
Толщина прокладки 8 мм.
Sjawa Пользователь FORUMHOUSE
Сразу предупреждаю, что силикон высыхает около недели. Буртики я снял на четвёртый день. Когда все засохло, получилась упругая силиконовая масса. Отверстия я просверлил потом, на больших оборотах инструмента. Болты входят с натягом, и, когда зажимаются гайками, то дополнительно уплотняют место соединения. Бюджет инженерного решения - 3 баллона сантехнического силикона (реально ушло 2,5 баллона).
Кольца (2 шт.) для крышки самодельные, сваренные из скатанных по окружности двух металлических уголков.
Узел - бак-кольцо-крышка-кольцо сначала собран на прихватки и только потом просверлены все отверстия. Это обеспечило высокую точность сопряжения деталей.
Схема горловины крышки теплоаккумулятора.
Итак, самодельный теплоаккумулятор готов. Далее пользователь приступил к рутинным работам - обвязке ТА с котлом и его подключению к системе отопления. И вот, что получилось.
Узлы крупным планом.
Схемы подключения буферной ёмкости к твердотопливному котлу и системе отопления
Тема Sjawa вызвала живой интерес на портале. Пользователи стали обсуждать схему присоединения ТА к котлу.
ЗелГен Пользователь FORUMHOUSE
Посмотрел схему системы отопления. Появился вопрос, а почему вход в ТА находится чуть выше середины бака? Если вход сделать сверху буферной ёмкости, то горячий носитель от ТТ котла сразу подаётся к выходу, без смешивания с более холодным носителем в ТА. Ёмкость постепенно заполняется горячим теплоносителем сверху-вниз. А так, пока не прогреется верхняя половина ТА, а это примерно 500 л, горячий носитель в ТА перемешивается и охлаждается.
По словам Sjawa, ввод в теплоаккумулятор сделан так для лучшей ЕЦ (естественной циркуляции, если отключат электричество) и для уменьшения лишнего перемешивания теплоносителя в момент, когда СО не отбирает тепло или отбирает его мало. Т.к. выложенная в начале схема системы отопления с ТА общая, то пользователь набросал более подробные варианты работы ёмкости.
Преимущества - если свет выключат, то работает естественная циркуляция. Недостаток - инерционность системы.
Аналог первой схемы, но, если в системе отопления закрылись все термоголовки, то верхняя часть теплоаккумулятора самая тёплая и нет интенсивного перемешивания. При открытии термоголовок теплоноситель сразу подаётся в СО. Тем самым уменьшается инерционность. Также есть ЕЦ.
Теплоаккумулятор стоит параллельно системе. Преимущества - быстрая подача теплоносителя, но естественная циркуляция в системе под сомнением. Возможно подкипание теплоносителя.
Развитие третьей схемы при закрытых термоголовках. Недостаток - происходит полное перемешивание всех слоев воды в теплоаккумуляторе, что плохо при естественной циркуляции если нет электричества.
Это дало возможность менять схему подключения теплоаккумулятора с параллельной на последовательную. Например, закончился отопительный сезон и теплоаккумулятор остыл, но резко похолодало, то, не грея теплоаккумулятор, можно быстро протопить дом котлом.
Эксплуатация теплоаккумулятора с твердотопливным котлом: личный опыт
Интересны выводы пользователя от эксплуатации ТА:
- Котел выходит на режим + 80-85 °C за 10-15 минут. В результате нет копоти и дыма. После двух – трёх топок выгорели смоляные отложения и потеки от прошлогоднего конденсата. Поле двух недель работы в оптимальном температурном режиме, топка котла стала почти как новая, внутри теперь только пепел. Дрова в котле сгорают полностью, с максимальным выделением тепла, а теплогенератор не загоняется в режим тления.
Если опустить температуру теплоносителя ниже 60-65 °C, то в камере сгорания ТТк создаются условия для появления конденсата (вредных кислот).
- Твердотопливный котел в тандеме с теплоаккумулятором работает с максимальным КПД как зимой, так и в межсезонье, при уличных температурах 0 °C - -5-10 °C. Избыток тепла от хорошо раскочегаренного котла просто сбрасывается в теплоаккумулятор, а потом, по мере необходимости, расходуется теплоноситель.
- Вода в ТА «заряжается» послойно:
- Верх - + 80 °C.
- Середина - + 65-70 °C.
- Нижняя часть - +50-60 °C.
- Когда котел не работает, то температура воды в нижней части не падает ниже температуры обратки, а верх постепенно разряжается. По наблюдениям Sjawa ТА до вышенаписанных температур «заряжается» за 3-4 часа. Если на улице нет мороза, и большая часть веток теплого пола закрыты, то отбор тепла в СО уменьшается и заряд ТА происходит быстрее.
- Термостат установлен на выходе потока из теплоаккумулятора в систему отопления. По его команде, если температура воды опускается до + 40 °C, на догрев включается газовый котел.
Sjawa Пользователь FORUMHOUSE
При полностью открытом в котле поддувале температура на подаче мах + 90 °C. Обычно температура держится + 80-85 °C. Теплоаккумулятор заряжается слоями. Сперва растет температура верха, а потом середины и низа. Например, когда верх нагревается до температуры подачи, начинает расти температура теплоносителя в середине ТА (верх так и остается 80-85 °C), далее температура растёт вниз.
Теплоаккумулятор следует хорошо утеплять и ставить вертикально, т.к. горячая вода концентрируется в верху ТА.
Возникают вопросы, а хватает ли такого объёма ТА на дом в морозы? По расчетам Sjawa на его коттедж, при температуре - 25 °C, нужен теплоаккумулятор на 5000 л. Чтобы быстро нагреть такой объём воды потребуется котел мощностью 50-100 кВт. Но тратится на дорогостоящую систему.
В нынешние времена удорожания всех видов энергоносителей многих домовладельцев стал серьезно волновать вопрос их экономичного использования. Один из вариантов – это включение в схему отопления большой емкости с водой – теплового аккумулятора.
Но емкости заводского изготовления отличаются немалой стоимостью. В то же время некоторые домашние мастера – умельцы разобрались, как можно сделать теплоаккумулятор своими руками, что выйдет гораздо дешевле. Об этом опыте и будет рассказано в данной статье.
Немного о назначении и конструкции
Прежде чем давать рекомендации по изготовлению этого важного узла, вкратце определимся, для чего он нужен и рассмотрим его заводскую конструкцию. Итак, аккумулирующие емкости с водой применяются в случаях периодического отопления дома, а точнее:
- при работе электрического котла с многотарифным счетчиком, когда нагреватели могут экономно функционировать лишь в ночное время. Агрегат, работая на полную мощность, обогревает дом и накапливает тепловую энергию в баке с водой;
- накопление теплоты необходимо и для котлов на твердом топливе, которые наоборот, останавливаются в ночное или другое время, если некому заложить в топку новую порцию дров или угля;
Агрегаты заводского изготовления представляют собой бак круглой формы, заполненный водой. В нее погружены несколько змеевиков, в них циркулирует теплоноситель котлового и других контуров отопления. Конструкция достаточно сложна в производстве и оттого недешева, в этом можно убедиться, посмотрев чертежи теплоаккумулятора.
Если попытаться взять за основу подобное устройство, чтобы самостоятельно изготовить теплоаккумулятор, то в конечном счёте он обойдется ненамного дешевле заводского. Медные или нержавеющие трубки и работа по навивке из них змеевиков, герметизация вводов и утепление отнимут у вас массу времени и денежных средств. Для домовладельцев, желающих произвести сборку и установку самодельного накопителя тепла, есть более простое решение, описанное ниже.
Расчет объема накопительного бака
Данное решение заключается в том, что теплоаккумулятор, сделанный своими руками, представляет собой обычную утепленную емкость с двумя патрубками для присоединения к системе отопления. Суть заключается в том, что котел в процессе работы частично направляет тепловой носитель в накопительный бак, когда радиаторы в этом не нуждаются. После отключения источника тепла происходит обратный процесс: работа системы отопления поддерживается водой, поступающей из аккумулятора. Для этого нужно будет правильно выполнить обвязку накопительной емкости с теплогенератором.
Первым делом надо определить объем бака для аккумуляции тепловой энергии и произвести оценку возможности его размещения в котельной. Кроме того, изготовление теплоаккумуляторов для твердотопливных котлов необязательно начинать с нуля, есть различные варианты подбора готовых сосудов подходящей вместительности.
Мы предлагаем ориентировочно определить объем бака самым простым способом, основанным на законах физики. Для этого надо иметь такие исходные данные:
- тепловая мощность, потребная на обогрев дома;
- время, в течение которого источник тепла будет отключен и его место займет аккумулирующая емкость для отопления.
Способ расчета покажем на примере. Есть здание площадью 100 м2, где теплогенератор простаивает 5 часов в сутки. Укрупненно принимаем необходимую тепловую мощность в размере 10 кВт. Это значит, что каждый час аккумулятор должен отдавать в систему 10 кВт энергии, а на весь промежуток времени ее надо накопить 50 кВт. При этом вода в баке нагревается минимум до 90 ºС, а температура на подаче в системах отопления частных домов при стандартном режиме принимается равной 60 ºС. То есть, разность температур составляет 30 ºС, все эти данные мы подставляем в хорошо знакомую из курса физики формулу:
Q = cmΔt
Поскольку мы хотим узнать количество воды, что должен содержать тепловой аккумулятор, то формула принимает такой вид:
m = Q / c Δt, где:
- Q – общий расход тепловой энергии, в примере равен 50 кВт;
- с – удельная теплоемкость воды, составляет 4.187 кДж / кг ºС или 0.0012 кВт / кг ºС;
- Δt– разность температур воды в баке и подающем трубопроводе, для нашего примера это 30 ºС.
m= 50 / 0.0012 х 30 = 1388 кг, что занимает ориентировочный объем 1.4 м3. Итак, тепловая батарея для твердотопливного котла емкостью 1.4 м3, наполненная водой, нагретой до 90 ºС, будет обеспечивать дом площадью 100 м2 теплоносителем с температурой 60 ºС в течении 5 часов. Потом температура воды упадет ниже 60 ºС, но еще какое-то время (3-5 часов) понадобится на полную «разрядку» аккумулятора и остывание помещений.
Важно! Для того чтобы тепловой аккумулятор, изготовленный своими руками, успевал полностью «зарядиться» во время работы котла, последний должен иметь не менее чем полуторный запас по мощности. Ведь отопителю надо одновременно обогревать дом и загружать накопительный бак горячей водой.
Если требуется сделать аккумулирующую емкость с нуля, то лучше всего для этой цели использовать обычный листовой металл толщиной 2 мм. Варить бак можно и из нержавейки, но вовсе не обязательно, так как подобный материал обойдется очень дорого. Для удобства последующего утепления и простоты изготовления емкость лучше делать прямоугольной формы. Зная объем бака, легко рассчитать его габариты в соответствии с условиями его монтажа в котельной.
Совет. Если вы хотите обеспечить совместное функционирование накопительного сосуда и самотечной системы отопления, то нужно смастерить теплоаккумулятор открытого типа, то есть, обеспечить его сообщение с атмосферой через трубку в верхней части бака. Ставить его надо выше уровня радиаторов, для чего придется дополнительно сварить подставку из стальных труб или уголков.
В некоторых случаях нет смысла варить емкость с нуля, можно сделать водяной теплоаккумулятор из бочки. Хорошо подойдет железная бочка большой вместительности, в нее потребуется врезать два патрубка для присоединения к системе. Пластмассовые бочки применять рискованно из-за высокой температуры воды, разве что на маркировке изделия будет указана максимальная температура содержимого до 100 ºС.
Такое же предостережение мы даем тем домашним умельцам, что мастерят теплоаккумуляторы из еврокуба. Конечно, это очень удобный способ, но данная пластмассовая емкость рассчитана на максимальную температуру не более 70 ºС. Поэтому еврокуб подойдет в качестве накопительного бака, работающего с теплыми полами, где температура теплоносителя редко превышает 50 ºС, для радиаторных систем он не годится.
Чем утеплить теплоаккумулятор
Даже когда бак находится в теплом помещении, то разность температур между воздушной средой и теплоносителем слишком велика – от 50 до 70 ºС. Чтобы не терять тепло и не обогревать им топочную, надо обязательно выполнять утепление теплоаккумулятора. Проще всего это сделать с помощью пенопласта толщиной 100 мм и плотностью 25 кг/м3. Его легко клеить к металлическим стенкам и вырезать отверстия под патрубки.
Сгодится для утепления и минеральная вата той же толщины, хотя крепить ее несколько сложнее. Плотность материала – 135-145 кг/м3. Для круглых баков из бочек придется использовать рулонные утеплители типа ISOVER, тут придется изрядно повозиться с крепежом, особенно в нижней части емкости.
Ниже на видео показана установка и схема теплоаккумулятора с подключением его к котлу и отопительной системе:
Заключение
Использование накопительного бака позволяет экономить топливо при работе дровяных котлов и пользоваться выгодным ночным тарифом в случае с теплогенератором электрическим. В изготовлении бак не столь уж сложен, надо только иметь некоторые навыки.
В настоящее время, период постоянного повышения цен на основные виды энергоносителей, вопрос энергосбережения и использования высокоэкономичных отопительных систем приобретает особую актуальность. Особенно важна экономичность систем отопления для загородных коттеджей, которые в качестве источника тепла используют котлы на жидком или твердом топливе.
Обычно система отопления частного дома включает:
- отопительный котел, работающий на различных видах топлива или от электричества;
- систему магистральных трубопроводов;
- отопительные радиаторы (конвекторы).
Для повышения энергетической эффективности и снижения расхода топлива в современные системы отопления включают тепловые аккумуляторы (теплоаккумуляторы). Это устройство представляет собой емкость большого объема, которая включается в систему отопления имеющее различную конструкцию и реализующее разные способы теплообмена.
Сегодня промышленность выпускает для бытовых целей разнообразные устройства для аккумулирования тепловой энергии. Однако большинство из них имеют высокую стоимость, достаточно сложное подключение и необходимость врезки в систему отопления дополнительных устройств ( , датчиков температуры, ручных и управляемых вентилей, а также других приспособлений).
В то же время сегодня имеется достаточное число самодельных конструкций теплоаккумуляторов, которые под силу изготовить и подключить своими руками. При этом стоимость их при самостоятельном изготовлении будет значительно дешевле, а по своим функциональным возможностям они ненамного уступают заводским конструкциям.
Назначение и функциональные возможности теплового аккумулятора
Использование теплоаккумуляторов оправдано не для всех типов систем. На Западе они часто применяются в составе гелиобогревателей. В российских частных домах они преимущественно используются в следующих двух случаях:
- при подключении электрического отопительного котла к многотарифному , когда в ночное время электрообогреватель включен на полную мощность и аккумулятор эффективно накапливает тепло, а днем отопление жилого помещения происходит за счет накопленной энергии, а котел включается лишь для поддержания определенного уровня температуры;
- при отоплении жилища котлом на твердом топливе, когда за счет накопленной днем тепловой энергии постоянной подброски каменного угля или дров ночью не требуется и работа отеплителя производится в экономичном режиме.
Кроме того, включение теплового аккумулятора в систему отопления позволяет значительно расширить ее функциональные возможности, главными из которых можно считать:
- реализацию обеспечения жилых помещений горячим водоснабжением;
- стабилизацию температурного режима и микроклимата жилых помещений;
- значительное повышение энергоэффетивности работы системы отопления, что дает возможность сокращать затраты на использование энергоносителей;
- позволяет объединить несколько разнотипных нагревателей в единую отопительную систему;
- реализацию возможности накопления избыточной тепловой энергии, вырабатываемой нагревательным котлом.
Конструкции теплоаккумуляторов заводского изготовления
Тепловые аккумуляторы, изготовленные промышленным способом, представляют собой стальной бак (обычно цилиндрической формы) во внутренней полости которого размещены один или несколько змеевиков по которым осуществляется циркуляция основного и дополнительного контуров отопления.
Некоторые системы имеют дополнительный подогрев воды, который обеспечивается размещенными внутри теплоэлектронагревателями. Заводские теплоаккумуляторы имеют различные устройства автоматики и контроля нагрева воды.
Самостоятельное копирование подобных устройств в домашних условиях достаточно проблематично и обойдется ненамного дешевле его стоимости в магазине. Самыми сложными элементами являются змеевики, изготавливаемые из нержавеющих или медных трубок, навивка которых является достаточно сложной задачей при решении ее в домашних условиях.
Не менее сложны и вопросы герметизации выходных штуцеров, к которым подключается система отопления, и их уплотнение. Теплоизоляция аккумуляторного бака также является серьезной проблемой.
Ниже будет описана конструкция аккумулятора тепловой энергии, которая вполне пригодна для повторения в домашних условиях. Принцип его работы заключается в следующем:
- теплоноситель, во время работы отопительного котла на полную мощность, частично направляется в теплоаккумулятор;
- после отключения котла нагретый теплоноситель из теплоаккумулятора, циркулируя по , обеспечивает обогрев жилых помещений;
- если разместить внутри корпуса устройства дополнительный змеевик и подключить его к обычной водопроводной магистрали, будет обеспечено горячее водоснабжение жилого помещения;
- переключение работы системы отопления при питании от отопительного котла или от теплоаккумулятора обеспечивается специальной запорно-регулирующей арматурой, которая может срабатывать автоматически или переключаться вручную.
Схема подключения теплоаккумулятора
СО – система отопления. 1 – автоматический распределитель теплоносителя;
2 – циркуляционный насос; 3; 4; 5 – запорно-регулирующая арматура;
6;7 – датчики температуры.
Расчет объема бака
Обычно, в рекомендациях по самостоятельному изготовлению тепловых аккумуляторов для отопления частных домов, объем его бака принимают более 150,0 литров. Однако от этого параметра зависит место размещения и занимаемая баком площадь, поэтому целесообразно определить расчётным методом объем воды, необходимой для обогрева помещения, который должен вмещать бак аккумулятора тепловой энергии.
Исходными данными для расчета являются следующие данные:
Q – удельная тепловая мощность, необходимая для обогрева помещения киловатт-часов;
Т – время работы теплоаккумулятора в сутки, часов
t 1 – температура теплоносителя на входе в отопительную систему, °С;
t 2 – температура теплоносителя на выходе из системы, °С;
m – масса воды, килограмм;
с – тепловая константа (удельная теплоемкость теплоносителя).
Уравнение теплового баланса имеет вид:
Q× T = c × m ×(t 1 – t 2 ) (1)
Решая это уравнение относительно массы m получим формулу:
m = Q × T /[ c × (t 1 – t 2 )] (2)
На отопление частного дома, с обогреваемой площадью 100,0 квадратных метров требуется затрачивать 10,0 киловатт тепловой энергии каждый час. Пусть предполагается работа теплоаккумулятора при отключённом отопительном котле в течении 5,0 часов в стуки. Температуру теплоносителя на входе принимаем – t 1 =80,0°С; на выходе t 2 =30,0°С. Если в системе циркулирует вода, то ее удельная теплоёмкость с = 0.0012 киловатт деленные на килограмм и на градус Цельсия. Подставляя исходные данные в формулу 2 получит необходимую массу воды:
m = 10,0×5,0/ = 833,33 килограмма
Таким образом емкость бака теплоаккумулирующего устройства должна быть не менее 850,0 литров. Учитывая тепловую инерцию отопительной системы в целом и допускаемое снижение температуры теплоносителя устройство сможет работать в инерционном режиме дополнительно еще 2,0…3,0 часа.
При этом следует учитывать, что тепловая мощность обогревающего котла, для нормального функционирования системы теплоаккумулирования, должна превышать потребную для обогрева помещения тепловую мощность на 30,0%…50,0%.
Для изготовления теплоаккумулятора можно приобрести готовую металлическую емкость подходящего объема. Прекрасно подойдут баки для воды, предназначенные для полива садово-огородных участков. Некоторые рекомендуют использовать пластмассовые емкости (типа еврокуба или септика).
Однако при выборе пластиковых сосудов, даже рассчитанных на температуру эксплуатации до 80,0С…90,0С следует знать, что надежность всей системы резко падает, и вряд ли какому хозяину будет приятно оказаться зимой без отопления с разлитым в помещении кубометром воды.
Идеальным решением будет являться самостоятельное изготовление. При этом зная объем бака и площадь помещения, где он будет размещаться нетрудно самостоятельно определить габариты. Для изготовления подойдет листовая сталь толщиной не менее 2,0 миллиметров.
При этом никаких сложностей с монтажом (приваркой) входных и входных штуцеров не будет. Если изготовить бак в форме параллелепипеда или куба значительно облегчатся работы по его дальнейшей теплоизоляции.
Утепление корпуса устройства
Для повышения энергоэффетивности теплоаккумулирующего устройства и снижения тепловых потерь через стенки корпуса в атмосферу его необходимо утеплить. Идеальным теплоизолирующим материалом считается листовой пенопласт, толщина которого 100,0 миллиметров.
При этом плотность материала должна быть не ниже 25,0 килограммов на метр кубический (марки пенопласта «ПСБ-С 25» и выше). Он легко обрабатывается, режется по размерам и в нем без затруднений можно вырезать отверстия под штуцера. Крепят пенопласт () к наружным стенкам при помощи клея.
Можно использовать и рулонную минеральную вату (материал «ISOVER»), плотностью 135,0…145,0 килограммов на метр кубический. Однако этот материал несколько сложнее крепить к стенкам (особенно к днищу бака). Однако минераловатные рулоны более оптимальны при утеплении емкостей цилиндрической формы.
Недостатки теплоаккумулирующих устройств
К недостаткам теплоаккумуляторов следует отнести:
- значительное увеличение объема теплоносителя, что заставляет использовать в качестве его только воду;
- необходимость наличия значительного резервного объема воды, что делает выбор конструкций с дополнительным обогревом при помощи теплоэлектронагревателей более предпочтительным;
- емкость и габариты бака без дополнительного электроподогрева требуют значительной площади, что обычно решается путем обустройства мини котельной.
Основные выводы
Включение накопительного водяного теплоаккумулирующего устройства в отопительную систему позволяет:
- использовать все преимущества «ночного» тарифа при применении отопительных электрокотлов;
- экономить любые виды твердого топлива;
- повысить энергоэффетивность отопительной системы в целом.
Теплоаккумулятор для котлов отопления
Мы продолжаем наш цикл статей темой, которая будет интересна тем, кто отапливает свое жилье твердотопливными котлами. Мы расскажем про теплоаккумулятор для котлов отопления (ТА) на твердом топливе. Это действительно нужный прибор, позволяющий сбалансировать работу контура, сгладить перепады температуры теплоносителя при этом еще и сэкономить. Сразу отметим, что теплоаккумулятор для электрокотлов отопления применяется только в том случае, если в доме стоит электросчётчик с раздельным подсчетом ночной и дневной энергии. В противном случае установка теплоаккумулятора для газовых котлов отопления не имеет никакого смысла.
Как работает система отопления с теплоаккумулятором
Теплоаккумулятор для котлов отопления – это часть системы отопления, предназначенная для увеличения времени между загрузками твердого топлива в котел. Он представляет собой резервуар, в который нет доступа воздуха. Он утеплен и имеет достаточно большой объём. В тепловом аккумуляторе для отопления всегда есть вода, она же циркулирует по всему контуру. Конечно, в качестве теплоносителя может быть и незамерзающая жидкость, но все же из-за своей дороговизны в контурах с ТА ее не используют.
Помимо этого в заполнении системы отопления с теплоаккумулятором антифризом нет смысла, так как такие резервуары ставятся в жилых помещениях. И суть их применения заключается в том, чтобы температура в контуре всегда была стабильной, а соответственно вода в системе теплой. Применение большого теплового аккумулятора для отопления в загородных домах временного проживания нецелесообразно, а от маленького резервуара толку мало. Это связано с принципом работы аккумулятора тепла для системы отопления.
- ТА находится между котлом и системой отопления. Когда котел нагревает теплоноситель – он попадает в ТА;
- затем вода поступает по трубам в радиаторы;
- обратка возвращается в ТА, а затем сразу в котел.
Хоть аккумулятор тепла для системы отопления – это единый сосуд, из-за его больших размеров направление потоков вверху и в низу отличаются.
Чтобы ТА выполнял свою основную функцию аккумулирования тепла, эти потоки нужно перемешивать. Сложность заключается в том, что высокая температура всегда поднимается, а холод стремится опуститься. Нужно создать такие условия, чтобы часть тепла опускалась ко дну теплового аккумулятора в системе отопления и нагревала теплоноситель обратки. Если температура выровнялась во всём резервуаре, то он считается полностью заряженным.
После того как котел выпалил все что в него загрузили, он перестает работать и в дело вступает ТА. Циркуляция продолжается и он постепенно отдает свое тепло через радиаторы в помещение. Все это происходит до того момента, пока в котел опять не поступит очередная порция топлива.
Если накопитель тепла для отопления маленький, то его запаса хватит совсем ненадолго, при этом время нагрева батарей увеличивается, так как объём теплоносителя в контуре стал больше. Минусы использования для домов временного проживания:
- увеличивается время прогрева помещения;
- больший объём контура, что делает заполнение его антифризом дороже;
- более высокие расходы на монтаж.
Как вы понимаете заполнять систему и спускать воду каждый раз, когда вы приезжаете на свою дачу, по меньшей мере, хлопотно. Учитывая, что один только бак будет литров 300. Ради нескольких дней в неделю идти на такие меры бессмысленно.
В резервуар встраиваются дополнительные контуры – это металлические трубы-спирали. Жидкость в спирали, не имеет прямого контакта с теплоносителем в теплоаккумуляторе для отопления дома. Это могут быть контуры:
- низкотемпературного отопления (теплый пол).
Таким образом, даже самый примитивный одноконтурный котел или даже печка может стать универсальным нагревателем. Он обеспечит весь дом необходимым теплом и горячей водой одновременно. Соответственно производительность нагревателя будет использована в полной мере.
В серийных моделях, изготовленных в производственных условиях, встраиваются дополнительные источники подогрева. Это тоже спирали, только они называются электрическими тэнами. Их зачастую несколько и они могут работать от разных источников:
- электросеть;
- солнечные батареи.
Такой подогрев относится к дополнительным опциям и не является обязательным, учитывайте это, если решили сделать теплоаккумулятор для отопления своими руками.
Схемы обвязки теплового аккумулятора
Осмелимся предположить, что если вы заинтересовались этой статьей, то, скорее всего, решили сделать тепловой аккумулятор для отопления и его обвязку своими руками. Схем подключения можно придумать много, главное, чтобы все работало. Если вы правильно понимаете процессы, происходящие в контуре, то вполне можете поэкспериментировать. То, как вы подключите ТА к котлу, повлияет на работу всей системы. Давайте для начала разберем самую простую схему отопления с теплоаккумулятором.
Простая схема обвязки ТА
На рисунке вы видите направление движений теплоносителя. Обратите внимание на то, что движение обратки вверх запрещено. Чтобы этого не происходило, насос между ТА и котлом должен прокачивать большее количество теплоносителя, нежели тот, который стоит до резервуара. Только в таком случае будет образовываться достаточная втягивающая сила, которая будет отбирать часть тепла из подачи. Минус такой схемы подключения – это длительное время разогрева контура. Чтобы его сократить, нужно создать кольцо прогрева котла. Его вы можете увидеть на следующей схеме.
Схема обвязки ТА с контуром прогрева котла
Суть контура разогрева заключается в том, что термостат не подмешивает воду из ТА до тех пор, пока котел не прогреет ее до установленного уровня. Когда котел разогрелся, часть подачи уходит в ТА, а часть перемешивается с теплоносителем из резервуара и поступает в котел. Таким образом, нагреватель всегда работает с уже нагретой жидкостью, что увеличивает его КПД и время разогрева контура. То есть батареи станут теплыми быстрее.
Такой метод установки теплоаккумулятора в систему отопления позволяет использовать контур в автономном режиме, когда насос работать не будет. Обратите внимание, что на схеме показаны только узлы подключения ТА к котлу. Циркуляция теплоносителя к радиаторам происходит по-другому контру, который также проходит через ТА. Наличие двух байпасов позволяет перестраховаться дважды:
- обратный клапан включается в работу, если насос остановлен и шаровой кран на нижнем байпасе перекрыт;
- в случае остановки насоса и поломки обратного клапана циркуляция осуществляется через нижний байпас.
В принципе, в такую конструкцию можно внести некоторые упрощения. Учитывая тот факт, что у обратного клапана высокое сопротивление потока, его можно исключить из схемы.
Схема обвязки ТА без обратного клапана для гравитационной системы
При этом, когда пропадет свет, нужно будет вручную открыть шаровой кран. Следует сказать, что при такой разводке ТА должен находиться выше уровня радиаторов. Если вы не планируете, что система будет работать самотеком, то обвязку системы отопления с теплоаккумулятором можно выполнить по схеме, указанной ниже.
Схема обвязки ТА для контура с принудительной циркуляцией
В ТА создается правильное движение воды, что позволяет шар за шаром, начиная с верхнего, прогревать ее. Возможно, возникнет вопрос, что делать, если не станет света? Об этом мы рассказывали в статье об . Это будет экономнее и удобнее. Ведь гравитационные контуры выполняются из труб большого сечения, к тому же должны соблюдаться не всегда удобные уклоны. Если посчитать цену труб и фитингов, взвесить все неудобства монтажа и сравнить это все с ценой ИБП, то идея установки альтернативного источника питания станет очень привлекательной.
Расчет объёма накопителя тепла
Объем теплоаккумулятора для отопления
Как мы уже упомянули ТА маленького объёма использовать нецелесообразно, при этом слишком большие резервуары также не всегда уместны. Вот и назрел вопрос о том, как рассчитать нужный объём ТА. Очень хочется дать конкретный ответ, но, к сожалению, его не может быть. Хотя приблизительный расчет теплоаккумулятора для отопления все же есть. Допустим, вы не знаете, какие теплопотери вашего дома и узнать не можете, например, если он еще не построен. Кстати, чтобы сократить теплопотери, нужно . Подобрать бак можно исходя из двух величин:
- площадь отапливаемого помещения;
- мощность котла.
Методы расчета объёма ТА: площадь помещения х 4 или мощность котла х 25.
Именно эти две характеристики являются определяющими. Разные источники предлагают свой способ расчета, но по факту эти два метода тесно взаимосвязаны. Предположим мы решили рассчитать объем теплоаккумулятора для отопления, отталкиваясь от площади помещения. Для этого нужно квадратуру отапливаемого помещения умножить на четыре. К примеру, если у нас есть маленький дом в 100 м кв, то понадобится бак 400 литров. Такой объём позволит сократить загрузку котла до двух раз в сутки.
Несомненно, и так есть пиролизные котлы, в которые закладывается топливо дважды в сутки, только в этом случае принцип работы немного отличается:
- топливо разгорается;
- уменьшается подача воздуха;
- начинается процесс тления.
В этом случае, когда топливо разгорается, температура в контуре начинает интенсивно повышаться, а потом тление поддерживает воду тёплой. Во время этого самого тления много энергии улетучивается в трубу. Помимо этого если твердотопливный котел работает в тандеме с негерметичной системой отопления, то при пиковой температуре расширительный бак иногда закипает. В нем в прямом смысле слова начинает кипеть вода. Если трубы сделаны из полимеров, тогда это просто губительно для них.
В одной из статей про ТА забирает часть тепла и бак может закипеть только после того, как резервуар зарядится полностью. То есть возможность закипания, при правильном объёме ТА, стремится к нолю.
Теперь попробуем рассчитать объём ТА, исходя из количества киловатт в нагревателе. Кстати, этот показатель рассчитывается на основании квадратуры помещения. На 10 м берется 1 кВт. Выходит, что в доме 100 м кв должен стоять котел минимум в 10 киловатт. Так как расчет всегда делается с запасом, то можно предположить, что в нашем случае будет стоять 15 киловаттный агрегат.
Если не учитывать количество теплоносителя в радиаторах и трубах, то один киловатт котла может нагревать приблизительно 25 литров воды в ТА. Поэтому и расчет будет соответствующим: нужно мощность котла умножить на 25. В итоге мы получим 375 литров. Если сравним с предыдущим расчетом, то результаты очень близки. Только это с тем учетом, что мощность котла будет рассчитываться с зазором хотя бы в 50%.
Помните, чем больше ТА, тем лучше. Но в этом деле, как и в любом другом, нужно обходиться без фанатизма. Если вы поставите ТА на две тысячи литров, то нагреватель просто не справиться с таким объёмом. Будьте объективны.
Теплоаккумулятор встраивается в систему отопления для того, чтобы температура во всей квартире или в доме была равномерной, а отдавал свое тепло постепенно. Это удается получить за счет того, что в очень быстро накапливается тепловая энергия, которая вырабатывается в процессе работы твердотопливного котла.
Данная энергия рассчитана на то, чтобы минимизировать теплопотери дома и, по возможности, компенсировать их за счет подачи определенного количества разогретого теплоносителя в радиаторы отопительной системы.
Итак, принцип работы данного устройства заключается в следующем: теплоноситель направляется в аккумулятор в верхнюю часть, а снизу отводится остывший теплоноситель. За счет подобного подключения не происходит перемешивания. С течением времени и циркуляции теплоносителя из аккумулятора постепенно уходит холодная вода.
За счет подобной конструкции радиатор и котел работают независимо друг от друга и способны нормально функционировать в своем режиме. Стоит отметить, что радиаторы в данном случае будут работать примерно по такому же принципу, что и в централизованной системе отопления.
С помощью теплоаккумуляторов можно не только поддерживать комфортную температуру в помещении, но и обеспечить проживающих людей горячей водой и сильно снизить финансовые затраты на само отопление
Теплоаккумулятор своими руками
Если владелец дома или квартиры собирается сделать подобную конструкцию самостоятельно, то ему поначалу следует точно выяснить, какие именно функции она выполняет.
С помощью теплоаккумуляторов можно не только поддерживать комфортную температуру в помещении, но и обеспечить проживающих людей горячей водой и сильно снизить финансовые затраты на само отопление. За счет установки подобного оборудования можно сразу объединить несколько источников тепла, образовав один общий контур.
Выполняем расчеты
Прежде чем приступить к изготовлению теплового аккумулятора, необходимо произвести все необходимые расчеты, которые помогут правильно подобрать объем изделия. В первую очередь, следует принимать во внимание, что требуемое количество тепловой энергии должно совпадать с уровнем потерь тепла.
Можно попробовать воспользоваться достаточно простым принципом, который не принимает во внимание разного рода дополнительные факторы, так как для отопления частного дома этого будет вполне достаточно.
При расчетах следует учитывать, что на каждые десять квадратных метров отапливаемой площади понапрасну расходуется 1 кВт тепла. Эта величина весьма усредненная, однако лучше всего отталкиваться именно от этого показателя.
Для грамотного восполнения потерь тепла нужно учитывать и момент, связанный с объемом воды, циркулирующей по отопительной системе, а также ее температуру. Приблизительно будет расходоваться около 7 тысяч кВт ежемесячно только на теплопотери для дома, отапливаемая площадь которого составляет порядка ста квадратных метров. По этой причине следует подбирать объем аккумулятора таким образом, чтобы он мог выделять подобное количество теплоты в указанный период.
Также надлежит помнить, что диапазон температуры в данном аккумуляторе будет равен 40 градусам – от 50 до 90. Более того, данные конструкции способны нормально функционировать даже при погашенном котле – их запаса энергии хватает на восемь часов беспрерывной работы.
Теплоаккумулятор имеет в своей конструкции определенную теплоизоляцию, чтобы вода не отдавала тепло стенкам бака. Лучше всего изолировать его с помощью теплоизоляционных материалов современного типа, так как они способны удерживать тепло в течение длительного времени. В принципе, толщины теплоизоляции, равной 10 см, будет вполне достаточно. Если же конструкция будет получаться чересчур громоздкой, то толщину этого слоя можно сделать несколько меньше.
Необходимые материалы и инструменты
Перед началом работы следует запастись всем необходимым, чтобы все находилось под рукой:
- Листовой утеплитель (наиболее качественным изделием на сегодняшний день является минеральная вата) – будет вполне достаточно 20-ти квадратных метров;
- Патрубки подходящего диаметра , по которым теплоноситель будет заходить в бак;
- Медные трубки или ;
- Цементно-песчаный раствор или бетонная плита подходящей толщины;
- Фольгированный скотч;
- Листовой металл – можно взять оцинкованную жесть, так как она не ржавеет и не поддается коррозионным процессам.
Изготовление
Когда все необходимые расчеты произведены, удалось определиться с объемом теплового аккумулятора, а под рукой есть все необходимое для сборки, можно начинать собирать саму конструкцию.
Если роль теплового аккумулятора будет выполнять металлическая бочка, то ее сначала следует полностью очистить от мусора, ржавчины и прочих загрязнений. Желательно также обработать изделие антикоррозийными составами хотя бы изнутри, но лучше и снаружи покрыть ими, чтобы ржавчина не образовывалась в течение как можно большего времени.
Для этого лучше взять ортофосфорную кислоту, покрыть ей поверхность металла, а затем для лучшей гидроизоляции обработать бочку четырьмя или даже пятью слоями грунтовки.
На следующем этапе следует позаботиться о том, чтобы тепло не уходило из бочки. Это нужно для того, чтобы вода оставалась подходящей температуры в течение длительного периода времени. Кроме того, теплоизоляция предназначена для недопущения нагрева окружающего аккумулятор воздуха. Это позволит значительно сэкономить энергию.
Если минеральную вату достать не удалось, то вместо нее можно взять пенопласт, толщина которого должна составлять не более 10 см. С этим материалом довольно легко работать – резать и крепить. Более того, он достаточно легкий.
В случае с минеральной ватой закреплять ее придется при помощи фольгированного скотча, плотность этого утеплителя значительно выше. При необходимости можно изготовить дополнительный внешний кожух из жести или другого листового металла.
В дальнейшем следует сделать змеевик, внутри которого будет перемещаться теплоноситель. Он изготавливается из медных трубок, диаметр которых должен быть не более 30 мм. Длина этого элемента конструкции напрямую зависит от того, насколько большого объема получился теплоаккумулятор. В среднем тратится порядка 15 метров этой трубы. Этот элемент должен быть подключен к котлу, так как по нему будет проходить горячая вода. Холодная вода, расположенная в баке, начнет разогреваться именно благодаря данному змеевику.
Конструкция практически полностью готова. Нужно проделать два отверстия, через которые будут подводиться подводящие и отводящие патрубки. На них в дальнейшем нужно будет установить запорную арматуру.
На место, где будет установлена данная бочка, следует положить бетонную плиту или же изготовить какое-нибудь иное жесткое основание, чтобы конструкция в процессе эксплуатации не сошла со своего места. Его можно выложить из кирпича или же залить пол бетоном самостоятельно.
Модернизация теплоаккумулятора
Ранее была описана классическая конструкция теплоаккумулятора, однако есть несколько элементарных хитростей, с помощью которых можно сделать работу данного устройства более эффективной и экономичной:
- Снизу можно разместить еще один , функционирование которого будет базироваться на использование . Этот вариант подойдет для пользователей, которые предпочитают экологически чистую энергию;
- Если система отопления обладает несколькими контурами работы, то лучше всего разделить бочку внутри на несколько секций. Это позволит в дальнейшем сохранять температуру на весьма приемлемом уровне в течение максимально долгого времени;
- Если позволяют финансовые средства, то в качестве утеплителя можно взять пенополиуретан. Этот материал стоит намного дороже, однако он удерживает тепло значительно лучше. Вода будет сохранять температуру в течение очень долгого времени;
- Можно установить сразу несколько патрубков, которые позволят сделать систему отопления более сложной , оборудовать ее сразу несколькими контурами;
- Разрешается установить дополнительный теплообменник вместе с основным. Вода, разогревающаяся в нем, будет использоваться для разного рода бытовых нужд – это достаточно удобно.
Как подключить
На начальном этапе следует установить котел согласно схеме. На трубу, которая будет идти к накопителю, нужно будет поставить специальную группу безопасности и , чтобы не допустить возникновения конденсата. В дальнейшем к системе следует подключить теплоаккумулятор, а к трубе, выходящей из него, нужно будет присоединить .
- Теплоаккумуляторы на сегодняшний день набирают все большую и большую популярность во многом благодаря таким своим характеристикам, как эффективность и экономность.
- Загружать топливо в котел, подключенный к системе отопления с интегрированным теплоаккумулятором, можно раз в сутки , а если конструкция будет более совершенной, то топливо придется добавлять один раз в несколько дней.
- Первый запуск котла следует проводить в присутствии соответствующих специалистов. Они должны будут проконтролировать, насколько правильно работает вся система, есть ли циркуляция воды в отоплении, нет ли протечек, достаточно ли хорошо утеплен тепловой аккумулятор и так далее.
- Теплоаккумулятор может прекрасно сочетаться с котлами , работающими на газе или на электричестве.
